基于广义超椭球模型的结构非概率可靠性指标

1

作者 乔心州 赵悦童 +1 位作者 方秀荣 刘鹏 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第4期458-469,共12页

非概率凸集合模型仅需获知结构不确定性的范围或界限来度量结构可靠性,因而适用于小样本不确定性结构工程问题.针对广义超椭球模型,对其非概率可靠性度量问题进行了研究.首先,提出了基于广义超椭球模型的简单非概率可靠性指标,定义为结... 非概率凸集合模型仅需获知结构不确定性的范围或界限来度量结构可靠性,因而适用于小样本不确定性结构工程问题.针对广义超椭球模型,对其非概率可靠性度量问题进行了研究.首先,提出了基于广义超椭球模型的简单非概率可靠性指标,定义为结构功能函数的均值与离差之比,并讨论了该可靠性指标的不一致性问题.其次,为克服上述不一致性问题,提出了一种比例因子非概率可靠性指标,定义为不确定域向外扩大或向内收缩时,失效面与不确定域接触的最小比例因子.最后,通过3个工程算例分析验证了所提非概率可靠性指标的有效性和可行性. 展开更多

关键词 广义超椭球模型 非概率可靠性 简单非概率可靠性指标 比例因子非概率可靠性指标

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基于改进合成少数类过采样技术的非概率可靠性指标解 被引量：1

2

作者 张梦 陈旭勇 +1 位作者 彭元林 李书雅 《武汉工程大学学报》 CAS 2024年第2期231-236,共6页

当结构的功能函数呈现高度非线性、极限状态曲面为多区域的情形时,现有算法无法有效求解非概率可靠性指标,为解决此类问题,将合成少数类过采样技术(SMOTE)进行改进,提出了基于改进SMOTE算法的非概率可靠性指标解法。首先基于非概率可靠... 当结构的功能函数呈现高度非线性、极限状态曲面为多区域的情形时,现有算法无法有效求解非概率可靠性指标,为解决此类问题,将合成少数类过采样技术(SMOTE)进行改进,提出了基于改进SMOTE算法的非概率可靠性指标解法。首先基于非概率可靠性指标的几何意义,将样本分类策略、超球限制策略与标准SMOTE算法相结合,提出了改进SMOTE算法来进一步提升算法在极限状态曲面附近的采样效率;然后结合改进SMOTE算法在标准化空间中高精度的拟合局部极限状态曲面,进而搜索得到非概率可靠性指标;最后给出了基于改进SMOTE算法的非概率可靠性指标解的主要流程。数值算例表明,当极限状态曲面呈现局部闭合、多区域的特点时,改进后的SMOTE算法可以高效地获取位于极限状态曲面附近的样本点,进而高精度地拟合极限状态曲面。将本文方法的计算结果与解析解对比,相对误差远远小于工程中的最大误差限值5%,说明改进SMOTE算法能够较好地处理高度非线性功能函数,验证了所提算法的有效性和实用性。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 合成少数类过采样技术 样本分类策略 超球限制策略 极限状态曲面

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多维平行六面体模型非概率可靠性灵敏度分析

3

作者 乔心州 裴金星 +1 位作者 刘鹏 方秀荣 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期575-584,共10页

可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量... 可靠性灵敏度能够反映基本变量分布参数对可靠度的影响程度,为可靠性分析与优化设计提供指导。提出了一种基于多维平行六面体模型的非概率可靠性灵敏度分析方法。首先,给出基本变量域完全位于安全域时采用非概率可靠性指标,而基本变量域与安全域有交集时采用非概率失效度作为可靠性度量的原因。其次,推导结构线性系统的可靠性灵敏度解析式,并进一步探讨所提方法对结构非线性系统的适应性问题。最后,通过3个工程算例验证文中方法有效可行。 展开更多

关键词 非概率可靠性 灵敏度分析 多维平行六面体模型 可靠性指标 失效度

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结构非概率可靠性指标的求解方法 被引量：76

4

作者 郭书祥 张陵 李颖 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期227-231,共5页

在结构的非概率可靠性方法中,结构的可靠性是用非概率可靠性指标来度量的。本文研究了区间变量的一般运算规则,给出了非概率可靠性指标的三种求解方法:定义法、转换法和优化法。给出了定义法的具体描述和实现方法,并给出了转换法的一般... 在结构的非概率可靠性方法中,结构的可靠性是用非概率可靠性指标来度量的。本文研究了区间变量的一般运算规则,给出了非概率可靠性指标的三种求解方法:定义法、转换法和优化法。给出了定义法的具体描述和实现方法,并给出了转换法的一般求解步骤和一种可通用的区间优化算法的实现过程。三种方法的给出,基本上解决了结构可靠性分析中非概率可靠性指标的求解问题。实例计算表明所提方法是有效和可行的。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 结构可靠性 极限状态函数 区间变量

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非概率区间模型可靠性指标的梯度投影算法 被引量：5

5

作者 李世军 樊建平 +1 位作者 漆炜 陈旭勇 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期192-197,共6页

考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的有效搜索算法。基于函数梯度法的基本思想,构造搜索方向,建立迭代算法格式,将传统的用于概率可靠性分析的梯度投影法用于非概率可靠性指标的求解。当收敛点为非最可能失效点时,提... 考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的有效搜索算法。基于函数梯度法的基本思想,构造搜索方向,建立迭代算法格式,将传统的用于概率可靠性分析的梯度投影法用于非概率可靠性指标的求解。当收敛点为非最可能失效点时,提出了空间降维算法,并给出了整个搜索算法的计算步骤。通过数值算例,验证了本文提出的搜索迭代算法的有效性和正确性。 展开更多

关键词 可靠性指标 非概率可靠性 梯度投影 区间模型 无穷范数

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非概率可靠性指标空间搜索算法 被引量：8

6

作者 樊建平 李世军 陈旭勇 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期831-834,840,共5页

考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的空间搜索算法。针对功能函数呈非线性性态的特征,采用切平面与G=0平面交线对非线性功能函数进行线性化处理,利用等倾线与等效线性功能函数的交点确定迭代点。经优化搜索,当功能函数... 考虑不确定参数为区间变量,研究求解非概率可靠性指标的空间搜索算法。针对功能函数呈非线性性态的特征,采用切平面与G=0平面交线对非线性功能函数进行线性化处理,利用等倾线与等效线性功能函数的交点确定迭代点。经优化搜索,当功能函数取0值时,确定了最可能失效点,进一步确定非概率可靠性指标。经数值算例验证了本文提出的优化搜索算法具有较高的搜索效率,与相关结果比较验证了算法的正确性。 展开更多

关键词 区间模型 非概率可靠性 可靠性指标 最可能失效点 优化搜索算法

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超椭球模型下结构非概率可靠性指标的迭代算法 被引量：15

7

作者 罗阳军 亢战 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第6期747-752,共6页

迭代算法对于非概率可靠性指标的求解及其优化问题具有重要意义。本文基于不确定参数的超椭球描述,研究求解非概率可靠性指标的迭代算法。针对极限状态方程非线性情况较高时可能存在不收敛的问题,提出一个检测严重迂回振荡的判据,并在HL... 迭代算法对于非概率可靠性指标的求解及其优化问题具有重要意义。本文基于不确定参数的超椭球描述,研究求解非概率可靠性指标的迭代算法。针对极限状态方程非线性情况较高时可能存在不收敛的问题,提出一个检测严重迂回振荡的判据,并在HL-RF迭代公式的基础上引入修正解,在一定程度上克服迭代不收敛的问题。数值算例验证了迭代算法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 超椭球模型 非概率可靠性 可靠性指标 最可能失效点 迭代算法

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基于微粒群算法的区间模型非概率可靠性指标的计算 被引量：5

8

作者 崔智勇 范小宁 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期863-867,共5页

把工程实际中的不确定参数考虑为区间变量,研究基于微粒群算法的区间模型非概率可靠性指标的计算。利用非概率可靠性指标只存在于过标准化区间变量张成的空间顶点和原点的直线与功能函数的交点,建立基于微粒群算法的优化模型,并对目标... 把工程实际中的不确定参数考虑为区间变量,研究基于微粒群算法的区间模型非概率可靠性指标的计算。利用非概率可靠性指标只存在于过标准化区间变量张成的空间顶点和原点的直线与功能函数的交点,建立基于微粒群算法的优化模型,并对目标函数进行改进,使其更利于优化计算。一系列数值算例和与以前方法的比较证明了该方法计算简便,结论较为精确,具有一定的可行性。 展开更多

关键词 区间模型 非概率可靠性指标 一维优化算法 微粒群算法

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粒子群算法在结构非概率可靠性优化中的应用 被引量：4

9

作者 郑严 程文明 +1 位作者 程跃 张则强 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期847-852,共6页

为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优... 为了解决实际工程中不确定性结构的可靠性优化问题,建立了以结构非概率可靠性指标和横截面积为约束条件、最小化结构质量为目标的优化模型.利用非概率集合理论中的凸模型方法,求出可靠性指标,提出了基于粒子群算法的结构非概率可靠性优化方法.算例分析结果表明:与参数取平均值时的结构确定性优化方法相比,容许非概率可靠性指标为零时的结构非确定性优化方法得到的结构质量误差仅为0.009%.随着容许非概率可靠性指标的增大,桁架结构横截面积及质量也相应增大;当容许非概率可靠性指标为1.5时,与梯度投影法优化结果相比,利用该方法优化后的结构质量减少了0.323%. 展开更多

关键词 粒子群算法 凸模型 非概率可靠性优化 可靠性指标

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结构安全系数和非概率可靠性度量研究 被引量：10

10

作者 乔心州 仇原鹰 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期916-920,共5页

研究了用区间变量描述不确定参数时,结构安全系数和非概率可靠性度量及其相互关系.讨论了中心、非概率及区间三种安全系数的关系.对可靠性指标、集合可靠度两种非概率可靠性度量进行了对比分析.最后建立了安全系数和非概率可靠性度量的... 研究了用区间变量描述不确定参数时,结构安全系数和非概率可靠性度量及其相互关系.讨论了中心、非概率及区间三种安全系数的关系.对可靠性指标、集合可靠度两种非概率可靠性度量进行了对比分析.最后建立了安全系数和非概率可靠性度量的函数关系.研究结果拓展了结构非概率设计理论. 展开更多

关键词 安全系数 非概率可靠性 可靠性指标 集合可靠度 区间变量

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基于区间模型的结构非概率可靠性优化 被引量：10

11

作者 乔心州 吕震宙 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期682-686,774,共5页

采用区间变量描述不确定参数,研究了结构非概率可靠性优化问题。基于区间模型描述不确定信息这一前提,针对Elishakoff的非概率可靠性指标,给出了其几何解释和求解方法。建立了以结构重量为目标函数、以非概率可靠性指标为约束条件的非... 采用区间变量描述不确定参数,研究了结构非概率可靠性优化问题。基于区间模型描述不确定信息这一前提,针对Elishakoff的非概率可靠性指标,给出了其几何解释和求解方法。建立了以结构重量为目标函数、以非概率可靠性指标为约束条件的非概率可靠性优化模型。算例分析表明:该非概率可靠性优化方法能够考虑不确定信息的影响,对结构重量进行合理分配。该方法为结构非概率可靠性优化提供了一种新的思路。 展开更多

关键词 结构可靠性 非概率可靠性指标 可靠性优化 区间变量

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一种基于SAPSO-DE混合算法的结构非概率可靠性优化设计 被引量：2

12

作者 郑灿赫 孟广伟 +2 位作者 李锋 孔英秀 金耿日 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1628-1634,共7页

针对不确定性结构的非概率可靠性优化问题,提出一种基于模拟退火粒子群算法和差分进化算法(SAPSODE混合算法)的结构非概率可靠性优化设计方法。考虑结构非概率可靠性指标约束,建立最小化结构体积为目标的优化模型。为了提高结构非概率... 针对不确定性结构的非概率可靠性优化问题,提出一种基于模拟退火粒子群算法和差分进化算法(SAPSODE混合算法)的结构非概率可靠性优化设计方法。考虑结构非概率可靠性指标约束,建立最小化结构体积为目标的优化模型。为了提高结构非概率可靠性优化问题的计算精度和效率,采用基于认知经验进化的SAPSO-DE混合算法进行非概率可靠性优化设计。研究结果表明:基于SAPSO-DE混合算法的结构非概率可靠性优化设计方法克服了PSO算法的早熟现象,并提高了收敛速度和精度;该方法的全局搜索能力强,且具有较强的稳定性。 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 凸模型 不确定性 粒子群优化算法 差分进化算法 模拟退火

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基于Kriging模型的重力坝非概率可靠性分析 被引量：3

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作者 占良红 魏博文 +1 位作者 钟紫蒙 徐镇凯 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第8期159-164,共6页

为解决概率可靠性方法分析受限于重力坝不确定参数的统计信息较难获取,及其功能函数高度非线性且较难用显式解析表达式给予刻画等问题,构建了基于不确定参数界限的重力坝单元非概率可靠性(Non-probabilistic Reliability,N-PR)指标计算... 为解决概率可靠性方法分析受限于重力坝不确定参数的统计信息较难获取,及其功能函数高度非线性且较难用显式解析表达式给予刻画等问题,构建了基于不确定参数界限的重力坝单元非概率可靠性(Non-probabilistic Reliability,N-PR)指标计算模型,在此基础上,融合Kriging模型较强预测和拟合优势,发展了一种基于Kriging模型的重力坝N-PR指标计算方法。经实例考证,所给模型与方法可有效规避概率可靠性分析中要求不确定参数随机变化且计算结果对参数高度敏感的局限,较好适应了重力坝功能函数高度非线性甚至难以显式表达的特点,可较深入分析重力坝可靠性。 展开更多

关键词 重力坝 非概率可靠性指标 KRIGING模型 区间变量 抗滑稳定

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推进剂储罐裂纹缺陷非概率可靠性分析方法

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作者 辛腾达 崔村燕 +2 位作者 刘阳 同江 段永胜 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2330-2336,共7页

在推进剂储罐服役期内,准确地对裂纹缺陷进行分析,掌握储罐存在裂纹缺陷情况下的可靠状态,既可保证发射场的安全,亦可有效避免不必要的恐慌,为应急预案的制定提供参考。基于区间理论与失效评定图理论,提出一种非概率失效评定图(NFAD)可... 在推进剂储罐服役期内,准确地对裂纹缺陷进行分析,掌握储罐存在裂纹缺陷情况下的可靠状态,既可保证发射场的安全,亦可有效避免不必要的恐慌,为应急预案的制定提供参考。基于区间理论与失效评定图理论,提出一种非概率失效评定图(NFAD)可靠性分析方法。有效解决了工程实际中难以准确获得失效评定点与失效评定曲线情况下,推进剂储罐裂纹缺陷的可靠性分析问题。结合实例参数对所提方法进行验证,结果表明:无需精确失效评定图与失效评定曲线,所提方法可对储罐裂纹缺陷的任意状态进行分析,并可以充分考虑分析中的不确定性,将传统失效评定图方法失效或可靠的二元逻辑状态细化为3种情况,可靠性指标为0表示失效状态,可靠性指标大于0小于1表示可靠度,可靠性指标大于等于1表示安全裕度。 展开更多

关键词 推进剂储罐 裂纹缺陷 非概率可靠性 失效评定图 可靠性指标

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凸方法和区间法在可靠性设计中的对比分析 被引量：6

15

作者 王新刚 张义民 +1 位作者 王宝艳 闻邦椿 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1467-1469,共3页

基于对区间非概率可靠性模型和凸集非概率可靠性模型下的非概率可靠性指标的对比分析,通过理论推导和图形分析得到两种方法下的非概率可靠性指标具有一致性,即区间法非概率可靠性指标认为可靠,基于凸方法的非概率可靠性指标必然认为可靠... 基于对区间非概率可靠性模型和凸集非概率可靠性模型下的非概率可靠性指标的对比分析,通过理论推导和图形分析得到两种方法下的非概率可靠性指标具有一致性,即区间法非概率可靠性指标认为可靠,基于凸方法的非概率可靠性指标必然认为可靠,但反之则未必成立.基于区间法比基于凸方法的非概率可靠性指标对可靠性的判断偏保守,从而得到凸方法是一种更符合实际工况的非概率可靠性计算方法等结论,同时通过对两种方法的非概率可靠性指标的数值算例结果进行比较,也验证了这一结论. 展开更多

关键词 非概率可靠性指标 凸集模型 区间变量 可靠性 凸方法 区间方法

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基于区间理论与GSI的岩质边坡稳定可靠性分析方法 被引量：5

16

作者 张永杰 曹文贵 赵明华 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期93-100,共8页

针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标GSI存在较强主观性的特点,首先以结构面表面等级SCR与岩体结构等级SR对其进行量化处理,并根据组成SCR与SR的量化指标取值过程中所具有的不确定性,采用区间值表示参数取... 针对采用结构面表面特征与岩体结构的定性描述确定岩体地质强度指标GSI存在较强主观性的特点,首先以结构面表面等级SCR与岩体结构等级SR对其进行量化处理,并根据组成SCR与SR的量化指标取值过程中所具有的不确定性,采用区间值表示参数取值,建立岩体量化GSI区间值确定方法;其次,根据Hoek-Brown准则等效岩体抗剪强度参数转换关系,采用区间数学理论建立出岩体力学参数区间值确定方法;然后,通过区间组合法求解岩质边坡安全系数区间值,并在确定安全系数要求值的基础上采用非概率可靠性分析方法进行稳定可靠性评价,进而建立出基于区间理论与GSI的岩质边坡稳定可靠性分析方法;最后,将其应用于分析湖南省柘溪水电站进水口高边坡稳定性,结果表明该方法具有一定的合理性与可行性。在缺乏现场岩体力学试验与大量样本数据的情况下,该方法为岩质边坡从岩体力学参数确定到稳定可靠性评价提供了一条新途径。 展开更多

关键词 岩体力学 边坡工程 地质强度指标 量化指标 区间理论 非概率可靠性

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一种与样本信息合理匹配的可靠性模型 被引量：2

17

作者 唐樟春 吕震宙 吕媛波 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期895-901,共7页

针对随机变量具有一定的积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的基于分段均匀描述的可靠性模型。该模型在积累数据构成的各个子区间上,采用区间不确定性情况下的非概率模型求得相应的非概率可靠性指标,并依据每个子区间内均... 针对随机变量具有一定的积累而又不足以确定概率分布的情况,提出了一种新的基于分段均匀描述的可靠性模型。该模型在积累数据构成的各个子区间上,采用区间不确定性情况下的非概率模型求得相应的非概率可靠性指标,并依据每个子区间内均匀分布假设下非概率可靠性指标与概率可靠度的关系,求得每个子区间内无频率信息情况下基于均匀分布描述变量不确定性时的概率可靠度。由于每个子区间在所积累的数据中出现的可能性相等,因此可将每个子区间内的概率可靠度进行平均来得到结构的可靠度。与非概率可靠性模型只利用了积累数据的最大值和最小值情况相比,此方法可以充分利用积累数据中包含的不确定性信息,避免了非概率模型描述时过于保守的结果。与概率模型相比,本文方法利用积累数据自然形成的子区间上的均匀分布描述,避免了关于分布的强假设以及分布参数估计在小样本情况下的较大误差。算例表明,所提模型是一种介于概率与非概率可靠性模型之间的合理方法,它可以与样本信息较好地匹配,从而合理地度量结构的安全程度。 展开更多

关键词 分段均匀描述 非概率模型 非概率可靠性指标 概率可靠度

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伸缩管结构的共振稳健可靠性分析

18

作者 高通锋 张帆 刘永寿 《航空计算技术》 2017年第5期57-60,共4页

共振问题存在于伸缩管结构之中,为了满足结构共振稳健可靠性的设计要求,必须考虑设计参数不确定性对于结构响应的影响。基于区间理论,提出了一种α-l型区间可靠性计算方法,对伸缩管结构共振问题进行了分析。建立伸缩管参数化模型,对伸... 共振问题存在于伸缩管结构之中,为了满足结构共振稳健可靠性的设计要求,必须考虑设计参数不确定性对于结构响应的影响。基于区间理论,提出了一种α-l型区间可靠性计算方法,对伸缩管结构共振问题进行了分析。建立伸缩管参数化模型,对伸缩管结构进行确定性分析,提取到结构前四阶模态的固有频率。通过Hua-Wang点集方法抽取区间样本点,利用共振稳健可靠性模型计算得到结构可靠性指标。计算结果显示,得到伸缩管前四阶振型的可靠性指标均满足可靠性设计要求(η>1),且其模态阶数越高,结构的可靠性指标越大。 展开更多

关键词 共振 非概率可靠性 区间 可靠性指标

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基于Info-Gap理论的地下结构稳健性分析方法 被引量：9

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作者 苏永华 李翔 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期227-233,共7页

围绕基于Information-Gap(I-G)理论的地下结构稳健性方法展开研究。首先,根据地下结构输出响应模型中不确定参量可能的取值范围及不同波动幅度对结构安全性能的影响,采用I-G模型量化处理不确定参量;其次,通过地下结构失效准则确立输出... 围绕基于Information-Gap(I-G)理论的地下结构稳健性方法展开研究。首先,根据地下结构输出响应模型中不确定参量可能的取值范围及不同波动幅度对结构安全性能的影响,采用I-G模型量化处理不确定参量;其次,通过地下结构失效准则确立输出模型响应值与临界值之间的关系,由此构建稳健函数,并将结构发生失效前能够容许的不确定参量之最大波动幅度值定义为稳健可靠性指标来度量地下结构的可靠程度,从而形成了基于I-G理论的地下结构稳健性分析方法。最后,以某隧道衬砌稳健性分析为例,详细展示了地下结构稳健性分析的具体实施流程。工程算例表明,稳健可靠性指标反映了结构性能主动抵抗不确定性参量变化的能力。稳健性方法为不易得到不确定性因素足够信息的地下结构可靠性分析开辟了一条新途径。 展开更多

关键词 地下结构 不确定性分析 Information-Gap模型 稳健函数 稳健可靠度指标 非概率可靠性

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